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【6h】

CoSb3熱電薄膜的電化學制備研究

 

目錄

聲明

摘要

第一章 緒論

1.1 熱電材料的發(fā)展歷程

1.2 熱電效應(yīng)

1.2.1 Seebeck效應(yīng)

1.2.2 Peltier效應(yīng)

1.2.3 Thomson效應(yīng)

1.3 熱電材料的性能

1.3.1 熱電優(yōu)值

1.3.2 提高材料熱電性能的主要途徑

1.4 熱電材料的應(yīng)用

1.5 熱電材料的研究進展

1.5.1 傳統(tǒng)熱電材料的研究現(xiàn)狀

1.5.2 新型熱電材料的研究進展

1.6 CoSb3材料的制備方法及其研究進展

1.7 選題背景及文章內(nèi)容

第二章 實驗方法

2.1 實驗儀器設(shè)備及材料

2.1.1 實驗設(shè)備

2.1.2 化學試劑

2.2 基片的制備

2.2.1 基片的預(yù)處理

2.2.2 基片的制作

2.3 實驗裝置及溶液體系

2.3.1 實驗裝置示意圖

2.3.2 溶液組成

2.3.3 循環(huán)伏安法(CV)

2.4 沉積薄膜的表面形貌、成分及其晶體結(jié)構(gòu)分析

2.4.1 掃描電子顯微(SEM)分析

2.4.2 X射線衍射(XRD)分析

2.4.3 電子探針X射線顯微分析(EPMA)

第三章 Co-Sb溶液體系的電化學研究

3.1 一元體系的電化學測試結(jié)果

3.1.1 支持電解液的循環(huán)伏安測試

3.1.2 純鈷體系的電化學研究

3.1.3 純銻體系的電化學測試

3.1.4 一元體系的Co2+與SbO+離子的電化學行為的比較

3.2 Co-Sb二元體系

3.2.1 Co-Sb二元溶液體系的電化學測試

3.3 Co-Sb-Te三元溶液體系

3.3.1 Co-Sb-Te三元溶液體系的循環(huán)伏安測試

第四章 Co-Sb薄膜的制備與表征

4.1 Co-Sb薄膜的制備與表征

4.1.1 離子濃度比對Co-Sb薄膜的影響

4.1.2 恒電流沉積對Co-Sb薄膜的影響

4.1.3 沉積電位對不銹鋼基片上Co-Sb薄膜的影響

4.1.4 沉積電位對ITO基片上Co-Sb薄膜的影響

4.2 熱處理對Co-Sb薄膜的影響

4.2.1 熱處理對不銹鋼基片上Co-Sb薄膜的影響

4.2.2 熱處理對ITO基片上Co-Sb薄膜的影響

第五章 結(jié)論

參考文獻

附錄

致謝

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摘要

熱電材料是一種能夠?qū)崮芎碗娔苤苯酉嗷マD(zhuǎn)換的功能材料。用熱電材料做成的器件具有體積小、重量輕、無傳動部件、精確可靠等優(yōu)點,在溫差發(fā)電和熱電制冷方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
  CoSb3化合物是一種新型的熱電材料,適合在600K左右的溫度下使用。降低CoSb3熱電材料的維數(shù)可以有效提高材料的ZT值,因此人們對CoSb3熱電薄膜材料的研究非常感興趣。利用電化學的方法沉積薄膜具有低成本、易于控制沉積參數(shù)等顯著優(yōu)點,在薄膜制備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
  本論文以CoSb3熱電材料為研究對象,通過循環(huán)伏安分析等電化學測試方法對不含Co2+、SbO+的檸檬酸溶液,含有Co2+的單組分溶液體系,含有SbO+的單組分溶液體系和含有Co2+、SbO+的二元溶液體系在ITO和不銹鋼基片上的電化學行為進行了系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明單組分溶液中SbO+最容易被還原,其次是H+,Co2+最難還原,這與標準電極電位相一致;二元溶液體系在合適的沉積電位下Co2+、SbO+可以同時沉積到基片上,但是難以形成CoSb3化合物。采用恒電位的沉積方法,在不銹鋼和ITO上沉積制備出了Co-Sb薄膜材料,運用X射線衍射、掃描電子顯微鏡等方法對薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌和組成成分進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在檸檬酸水溶液中,Co2+和SbO+可以同時沉積到不銹鋼基片和ITO上面,形成Co-Sb薄膜,薄膜主要由晶相Sb和非晶相Co組成,如果Co的含量明顯高于Sb的含量,會有少量晶體CoSb化合物形成,生成的薄膜的形貌比較復(fù)雜,同一薄膜上的不同位置也有不同形貌。薄膜在充滿氬氣的管式爐中熱處理兩個小時(熱處理溫度為400℃),晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化,由原來的Co與Sb混合物轉(zhuǎn)化成Co的化合物,如果Sb的含量足夠多則反應(yīng)生成晶體CoSb3化合物,如果Co的含量比較多則會生成晶體CoSb化合物。

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